Лакокрасочные материалы

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ  И НАУКИ 

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ  

 

 

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ государственное БЮДЖЕТНОЕ 

образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» 

 

 

Кафедра инженерных проблем  экологии

 

 

Отчёт

об учебной практике на тему

«Лакокрасочные  материалы».

 

 

 

Выполнил:        Проверил:

Студентка гр. СЭ-11, ФЛА     Немущенко Д.А.

Куницына Е.А.       

       «___»  ________ 2012 г.      «___» _____ 2012 г.

          ___________________      _______________

            (подпись)              (подпись)

 

 

 

Новосибирск

2012

 

Содержание:

 

1. Литературный обзор

Лакокрасочные материалы (ЛКМ) – многокомпонентная система, которая наносится в жидком или порошкообразном состоянии на предварительно подготовленную поверхность и после высыхания (затвердевания) образует прочную, хорошо сцепленную с основанием пленку. Получившуюся пленку называют лакокрасочным покрытием. ЛКМ применяются для защиты металлических, а также других видов изделий от влияния внешних вредных факторов (влага, газы, воздух и т.д.), придания поверхности декоративных свойств. [1]

1.1 Виды лакокрасочных материалов  (ЛКМ)

В зависимости  от назначения, (Таблица 1) и состава (Таблица 2) лакокрасочные материалы (ЛКМ) принято делить на: лаки, краски, эмали, грунтовки, шпаклевки.

Лаки – это растворы пленкообразующих веществ в растворителях (или воде), которые после высыхания образуют однородное, твердое, прозрачное (кроме битумного лака) покрытие. Их состав не содержит пигменты и наполнители.

Краски – суспензии пигментов в пленкообразующих веществах, которые после высыхания образуют непрозрачное однородное покрытие.

Эмаль – суспензия пигментов, наполнителей в лаке, которая после высыхания образует непрозрачное, твердое покрытие различной структуры и блеска.

Грунтовка – суспензия пигментов с наполнителями в пленкообразующем веществе, которая после высыхания образует однородную непрозрачную пленку.

Шпаклевка – смесь наполнителей, пигментов и пленкообразующих веществ, пастообразная вязкая масса, предназначена для заполнения дефектов поверхности, придания ей равномерной фактуры.

 

 

1.2  Классификация красок по назначению.

Таблица 1.

Категория	Назначение
шпаклевки	заделывают неровности поверхности.
грунтовки	обеспечивает достаточную  адгезию (прилипание) краски к поверхности.
атмосферостойкие	эксплуатируются на открытом воздухе в различных климатических  условиях.
ограниченно атмосферостойкие	эксплуатируются под навесами, внутри различных помещений, т.е. ЛКМ для внутренних работ.
защитные или  консервационные	применяются для временной  защиты изделий, при перевозках, хранении.
водостойкие	4/1 – стойкие в пресной  воде, 4/2 –морской воде.
специальные	стойкие к воздействию определенных факторов, например, устойчивы к рентгеновскому, радиационному излучению, противообрастающие, светящиеся, лакокрасочные материалы для кожаных изделий, ткани, резины.
маслобензостойкие	6/1 – устойчивы по  отношению к смазкам и минеральным маслам, 6/2 – устойчивы при влиянии керосина, бензина, нефтепродуктов.
стойкие при  воздействии химических веществ	7/1 – для атмосферы  агрессивных паров и газов, 7/2 – устойчивы под воздействием  кислот, 7/3 – для растворов и  концентрированных щелочей.
термостойкие	эксплуатирующиеся при  температуре от 50 до 500оС.
электроизоляционные	подвергаются воздействию  электрического тока, являются непроводящими.

 

1.3  Классификация красок по составу.

Таблица 2.

 

Пленкообразователь	Обозначение
на поликонденсационных смолах	- алкидно-уретановые (АУ);- глифталевые (ГФ);- кремнийорганические  (КО);- карбамидные или мочевинные (МЧ);- меламиновые или меламиноформальдегидные  (МЛ);- полиуретановые (УР);- пентафталевые  (ПФ);- полиэфирные насыщенные (ПЛ);- полиэфирные ненасыщенные (ПЭ);- фенольные (ФЛ);- фенолоалкидные (ФА);- циклогексаноновые (ЦГ);- эпоксиэфирные (ЭФ);- эпоксидные (ЭП);- этрифталевые (ЭТ).
на полимеризационных  смолах	- нефтеполимерные (НП);- каучуковые (КЧ);- перхлорвиниловые  или поливинилхлоридные (ХВ);- алкидно-стирольные, масляно-стирольные (МС);- полиакриловые или полиакрилатные (АК);- поливинилацетатные (ВА);- поливинилацетальные (ВЛ);- фторопластовые (ФП);- хлорированные полиэтиленовые (ХП);- сополимеро-винилхлоридные (ХС);- сополимеро-винилацетатные (ВС).
на природных  смолах	- битумные (БТ);- канифольные  (КФ);- янтарные (ЯН);- масляные (МА);- шеллачные  (ШЛ);
на эфирах целлюлозы	- этилцеллюлозные (ЭЦ);- нитроцеллюлозные (НЦ);- ацетилцеллюлозные  (АЦ);- ацетобутиратцеллюлозные (АБ)
на основе силикатов щелочных металлов (жидкое стекло).	Силикатные краски  (ЖС)

 

Образованные лакокрасочные  покрытия принято разделять по внешнему виду на:

• высокоглянцевые (ВГ– более 60%);
• глянцевые (Г– 50-59%);
• полуглянцевые (ПГ– 37-49%);
• полуматовые (ПМ– 20-36%);
• матовые (М– 4-19%);
• глубокоматовые (ГМ– не больше 3%).

 

Так же лакокрасочные  материалы классифицируют по другим признакам:

• по способу нанесения (валиком или кистью, электрофорезом, пульверизацией и т.д.);
• по условиям сушки (холодная, горячая);
• по декоративным свойствам ЛКМ (имитационные, шагреневые, рефлексные, молотковые, флуоресцентные, цировочные);
• по назначению ЛКМ (для покраски автомобилей, мебели, кожи, материи, электроизоляционного назначения);
• по эксплуатации при определенных условиях (для тропического климата, холодного, загазованного);
• по блеску (высокоглянцевые (ВГ– более 60%), глянцевые (Г– 50-59%), полуглянцевые (ПГ– 37-49%), полуматовые (ПМ– 20-36%), матовые (М– 4-19%), глубокоматовые (ГМ– не больше 3%));
• по последовательности нанесения ЛКМ (пропиточные, грунтовочные, промежуточные, покрывные). [2]

 

1.4 Состав лакокрасочных материалов

ЛКМ состоят  из нескольких компонентов, см. Таблица 3.

Таблица 3 - Состав лакокрасочных материалов.

Компонент	Описание
пленкообразующие	Пленкообразующие лакокрасочных материалов – многокомпонентная система, после нанесения которой на поверхность в результате физико-химических процессов образуется сплошная, прочно сцепленная с основой пленка. Пленкообразующие должны связывать наполнители с пигментами в ЛКМ, быть растворимыми органическими растворителями, обеспечивать хорошую адгезию лакокрасочного покрытия с подложкой, а после высыхания образовывать твердую защитную пленку.
пигменты	Окрашенные порошки  высокой дисперсии. Вода, пленкообразующие вещества их не растворяют. Пигменты в основном применяют в декоративных целях, для придания краскам, грунтовкам, а также эмалям цвета и блеска. Но кроме того пигменты отличаются некоторыми полезными свойствами, которые влияют на конечный продукт: светостойкость, химическая и  атмосферостойкость, смачиваемость, дисперсность, маслостойкость, укрывистость, кристаллическая структура, способность взаимодействовать с пленкообразующими. По своему происхождению пигменты лакокрасочных материалов  (ЛКМ) можно разделить на синтетические и природные, а по химическому составу – на органические и неорганические.
наполнители	Нерастворимое в дисперсионных  средах сухое неорганическое вещество. Применяют как добавоки к пигментам  для их экономии и снижения стоимости  лакокрасочных материалов (ЛКМ). Наполнители вводят только в непрозрачные лакокрасочные материалы (грунтовки, эмали). При правильном подборе системы пигмент – наполнитель можно улучшить свойства ЛКМ. Придать лакокрасочным материалам определенную вязкость, улучшить разливаемость, предотвратить оседание пигментов на дно резервуара, повысить прочность, атмосферостойкость готового покрытия. В качестве наполнителей применяют тальк, слюду, доломит, мел, барит, кальцит, каолин.
пластификаторы	Практически нелетучие  органические вещества, которые вводятся в пленкообразующее для придания высохшим ЛКМ эластичности. В качестве пластификаторов используют фталаты, фосфаты, касторовое масло, совол, себацинаты и т.д.
растворители	Летучая органическая жидкость или смесь жидкостей, которая  применяется для растворения пленкообразующих, придания ЛКМ нужной консистенции. К ним относятся спирты, эфиры, кетоны, углеводороды.
сиккативы	Мыльное соединение некоторых  металлов в растворителях или (используется реже) соединения в виде оксидов. Сиккативы  применяют для ускорения процесса высыхания лакокрасочного материала. К сиккативам относятся кобальтовые, марганцевые, свинцовые, линолеаты, нафтенаты, резинаты и др.
добавки	Вещества для придания определенных свойств лакокрасочным  материалам. Добавками принято считать различные отвердители, эмульгаторы, стабилизаторы, ускорители, инициаторы и многое другое.

[1]

 

1.5 Силикатные краски

Силикатные краски - суспензии пигментов, наполнителей, отвердителей и др. добавок в водном растворе силикатов щелочных металлов-стекле жидком.

Способность жидкого стекла выступать в качестве пленкообразователя обусловлена поликонденсационными процессами, протекающими в нем в присутствии  СО₂ или других агентов и приводящими к образованию трехмерных полимеров. Эти полимеры не растворимы  в воде, обладают высокой механической прочностью, хорошей адгезией к бетону, штукатурке и другим материалам. В процессе старения силикатных красок возможно выделение геля кремниевой кислоты.

Для приготовления силикатных красок обычно используют жидкое калиевое стекло К₂О · mSiO₂ · nН₂О, где m (кремнеземистый модуль)9 3, n = 2-5, реже-жидкие стекла с катионами Na⁺, Li⁺, NH⁺₄ или его орг. производными. Вид стекла и состав композиции определяют кроющую способность и другие свойства  силикатных красок, а также их жизнеспособность - время, в течение которого силикатные краски пригодны к употреблению.

 

Для получения силикатных  красок  используют щелоче- и светостойкие пигменты и наполнители, чаще всего оксиды Zn, Fe; Al и Ti,гидроксиды и карбонаты этих металлов, металлические порошки (Zn-пыль, Аl-пудра и др.). По способности взаимодействия с силикатом К различают неактивные и активные пигменты и наполнители. Неактивные пигменты-ТiO₂, Сr₂О₃, ультрамарин, фталоцианиновый зеленый, фталоцианиновый голубой, сажа и другие, неактивные наполнители - мел, слюда, тальк, аэросил и другие; содержание их в композиции составляет 60-80% по массе. Активные пигменты и наполнители выполняют также роль отвердителя: их введение повышает вязкость композиции и вызывает отверждение вследствие взаимодействия поверхности пигментов и наполнителей с жидким стеклом или образования нерастворимых силикатов. Основные активные пигменты - ZnO, желтый  железооксидный пигмент, охра и др., активные наполнители - доломит, маршаллит,  глинозем и др.; содержание их в силикатных красках не более 20%. Другие возможные наполнители силикатных красок - вспученный перлит, молотые шамот, пиритовые огарки, диабазовый порошок, стекло и др.

Отверждение силикатных красок протекает под влиянием испарения воды, изменения температуры или рН среды, в присутствии активных пигментов и наполнителей или спец. ускорителей, так называемых силикатизаторов, например,  MgCO₃, бората кальция или кальциевых силикатов, входящих в состав шлаков доменного производства.

 

Силикатные краски выпускают в двухтарной упаковке: жидкое калиевое стекло (в бочках) плотн. 1,3 г/см³ и сухая часть (в мешках) из пигментов, наполнителей и силикатизаторов. Готовят силикатные краски непосредственно перед употреблением, разбавляя жидкое стекло водой до плотности 1,12-1,18 г/см³ и вводя в соотношении 1:1 сухую часть. Жизнеспособность силикатных красок - около 12 ч. Наносят силикатные краски на поверхность с помощью распылителя, кисти или валика в 2-3 слоя через 24 ч.

С целью улучшения  защитно-декоративных свойств покрытий (водостойкости, адгезии и др.) и увеличения жизнеспособности силикатных красок их модифицируют введением небольших количеств водных дисперсий полимеров (акриловых, стирол-бутадиеновых и др.).

 

Покрытия на основе силикатных красок атмосфере - и термостойки, устойчивы к действию УФ лучей и озона, обладают высокой воздухо- и паропроницаемостью, отличаются незначительным прилипанием пыли и грязи, огнезащитными свойствами; экологически безвредны. Применяются при выполнении малярных работ внутри и снаружи помещений, в строительстве и реставрации. Силикатные краски, пигментированные Zn-пылью или Аl-пудрой, обладают антикоррозионными свойствами и применяются для защиты подводной части корпусов морских судов, труб горячего и холодного водоснабжения, внутренних поверхностей цистерн для хранения питьевой воды и др. [3]  
2. Практическая часть.

В качестве исследуемого лакокрасочного материала выбрана  краска  ПФ-115. Её характеристики указаны  в ГОСТ 6465-76 «Эмали ПФ-115. Технические условия».

Образцы подготовлены в соответствии с ГОСТ 9.402-2004 «Подготовка металлических поверхностей к окрашиванию».

Условия исследования:

Температура помещения: 20^оС.

Покрытие имеет  пузырьки и вкрапления пыли.

2.1 Измерение толщины покрытия.

Измерение толщины  проводилось с помощью прибора  измерения геометрических параметров многофункционального константа К5.

 

Номер пластинки	Толщина покрытия в разных точках, мм						Среднее значение, мм
	1	2	3	4	5	6
1	0,034	0,037	0,053	0,036	0,049	0,057	0,044
2	0,043	0,049	0,055	0,057	0,056	0,070	0,055
3	0,073	0,069	0,059	0,059	0,067	0,071	0,066